一种电池单元、电池储能系统及其故障保护方法技术方案

本申请公开了一种电池单元、电池储能系统及其故障保护方法，以实现电池单元级短路及过流保护。该电池单元包括：电芯、第一可控开关和自供电驱动电路；所述第一可控开关与所述电芯串联；所述自供电驱动电路用于在所述电池单元的电芯参数超出预设范围时开始自供电，以及在获得自供电时驱动所述第一可控开关断开。获得自供电时驱动所述第一可控开关断开。获得自供电时驱动所述第一可控开关断开。

【技术实现步骤摘要】
一种电池单元、电池储能系统及其故障保护方法


[0001]本专利技术涉及电池储能
，更具体地说，涉及一种电池单元、电池储能系统及其故障保护方法。

技术介绍

[0002]将一个单体电池或多个单体电池的组合视为一个电池单元，再将多个电池单元串联在一起，以满足电池储能系统扩压扩容需求。在电池储能系统充放电过程中，若个别电池单元出现电芯短路或过流故障，需及时进行故障保护，以避免引起电池单元热失控风险。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提供一种电池单元、电池储能系统及其故障保护方法，以实现电池单元级短路及过流保护。
[0004]一种电池单元，包括：电芯、第一可控开关和自供电驱动电路；所述第一可控开关与所述电芯串联；所述自供电驱动电路用于在所述电池单元的电芯参数超出预设范围时开始自供电，以及在获得自供电时驱动所述第一可控开关断开。
[0005]可选的，所述自供电驱动电路包括：线圈和驱动电路；所述线圈与所述电芯相串联；当所述电池单元的电芯电流超过预设电流值时，所述线圈感应电芯电流交流分量输出超过阈值的感应电压，为所述驱动电路提供电源。
[0006]可选的，所述自供电驱动电路包括：线圈、电压源和驱动电路；所述线圈与所述电芯相串联；当所述电池单元的电芯电流超过预设电流值时，所述线圈感应电芯电流交流分量输出超过阈值的感应电压，驱动所述驱动电路接通所述电压源。
[0007]可选的，所述驱动电路包括：信号处理电路、电阻R1～R2、N型开关管Q1和驱动放大电路；
[0008]所述信号处理电路用于将所述线圈L两端电压进行处理后送入Q1的控制端，Q1的电能输入端经电阻R1接所述电压源；Q1的电能输出端一方面经过所述驱动放大电路接所述第一可控开关的控制端，一方面经电阻R2接地。
[0009]可选的，所述第一可控开关为主动熔丝。
[0010]一种电池储能系统，包括：电池管理系统BMS和多个相串联的电池单元；所述电池储能系统的输出线路上串联有第二可控开关；
[0011]所述电池单元为上述公开的任一种电池单元，此外，所述自供电驱动电路还具有使能端，所述自供电驱动电路用于在获得自供电且其使能端接收到使能信号时才驱动所述第一可控开关断开；
[0012]所述BMS用于监测各个电池单元的电芯参数，在监测到至少一个电池单元的电芯参数超出预设范围时，先控制所述第二可控开关断开，再向各个电池单元或电芯参数超出预设范围的电池单元内的自供电驱动电路发送使能信号。
[0013]可选的，所述自供电驱动电路中的驱动电路包括：信号处理电路、电阻R1～R2、N型
开关管Q1、驱动放大电路和N型开关管Q4；
[0014]所述信号处理电路用于将所述线圈L两端电压进行处理后送入Q1的控制端，Q1的电能输入端经电阻R1接所述电压源；Q1的电能输出端一方面经过所述驱动放大电路接所述第一可控开关的控制端，一方面经电阻R2接地；
[0015]Q4的控制端接所述BMS，Q4的电能输入端接Q1的电能输入端，Q4的电能输出端接地；Q4的控制端为所述自供电驱动电路的使能端。
[0016]可选的，所述电芯参数超出预设范围，包括：电芯电流超过预设电流值或电芯电压低于预设电压值。
[0017]可选的，所述电池管理单元包括：一个主控单元和分别设置在各个电池单元内的电池管理单元；
[0018]所述电池管理单元负责电芯参数采集、将采集的电芯参数上传给所述主控单元，以及在所述主控单元的控制下向自供电驱动电路发使能信号；
[0019]所述主控单元用于判断接收到的电芯参数是否超出预设范围，在判断得到至少一个电池单元的的电芯电流超过预设电流值时，先控制所述第二可控开关断开，再控制相应的电池管理单元向自供电驱动电路发送使能信号。
[0020]一种电池储能系统故障保护方法，所述电池储能系统包括多个相串联的电池单元；
[0021]所述电池单元包括：电芯、第一可控开关和自供电驱动电路；所述第一可控开关与所述电芯串联；所述自供电驱动电路用于在所述电池单元的电芯电流超过预设电流值时开始自供电，以及在获得自供电且其使能端接收到使能信号时才驱动所述第一可控开关断开；
[0022]所述电池储能系统的输出线路上串联有第二可控开关；
[0023]所述方法包括：获取各个电池单元的电芯参数，在判断得到至少一个电池单元的电芯参数超出预设范围时，先控制所述第二可控开关断开，再向各个电池单元或电芯参数超出预设范围的电池单元内的自供电驱动电路发送使能信号。
[0024]从上述的技术方案可以看出，本专利技术中，当有电池单元的电芯参数超出预设范围时，视自身为发生了电芯短路或电芯过流故障的故障电池单元，故障电池单元内的自供电驱动电路开始自供电、启动运行，发出驱动信号，使故障电池单元内的第一可控开关断开；而无故障电池单元内的自供电驱动电路不受影响、仍保持在无功耗的睡眠状态。从而，本专利技术实现了电池单元级别的短路及过流保护，避免了故障电池单元热失控；另外由于自供电驱动电路在所属电池单元无故障时处于无功耗的睡眠状态，所以不会误动作且无自损耗。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1为本专利技术实施例公开的一种电池单元结构示意图；
[0027]图2为所述电池单元内的一种自供电驱动电路结构示意图；
[0028]图3为所述电池单元内的又一种自供电驱动电路结构示意图；
[0029]图4为图3所示自供电驱动电路中的驱动电路结构示意图；
[0030]图5为本专利技术实施例公开的一种电池储能系统结构示意图；
[0031]图6为短路电流
‑
短路时间对应关系图；
[0032]图7为图5所示电池储能系统中的驱动电路结构示意图。
具体实施方式
[0033]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0034]参见图1，本专利技术实施例公开了一种电池单元，包括：电芯、第一可控开关K1和自供电驱动电路；所述第一可控开关K1与所述电芯串联；所述自供电驱动电路用于在所述电池单元的电芯参数超出预设范围时开始自供电，以及在获得自供电时驱动所述第一可控开关K1断开。
[0035]所述电芯可以是一个单体电池电芯，也可以是多个单体电池电芯的组合，该组合可以是串联组合、并联组合或两者均有。电池单元是电池储能系统的基本单元，图1仅以“电池储能系统中的每个电池单元结构相同，电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池单元，其特征在于，包括：电芯、第一可控开关和自供电驱动电路；所述第一可控开关与所述电芯串联；所述自供电驱动电路用于在所述电池单元的电芯参数超出预设范围时开始自供电，以及在获得自供电时驱动所述第一可控开关断开。2.根据权利要求1所述的电池单元，其特征在于，所述自供电驱动电路包括：线圈和驱动电路；所述线圈与所述电芯相串联；当所述电池单元的电芯电流超过预设电流值时，所述线圈感应电芯电流交流分量输出超过阈值的感应电压，为所述驱动电路提供电源。3.根据权利要求1所述的电池单元，其特征在于，所述自供电驱动电路包括：线圈、电压源和驱动电路；所述线圈与所述电芯相串联；当所述电池单元的电芯电流超过预设电流值时，所述线圈感应电芯电流交流分量输出超过阈值的感应电压，驱动所述驱动电路接通所述电压源。4.根据权利要求3所述的电池单元，其特征在于，所述驱动电路包括：信号处理电路、电阻R1～R2、N型开关管Q1和驱动放大电路；所述信号处理电路用于将所述线圈L两端电压进行处理后送入Q1的控制端，Q1的电能输入端经电阻R1接所述电压源；Q1的电能输出端一方面经过所述驱动放大电路接所述第一可控开关的控制端，一方面经电阻R2接地。5.根据权利要求1
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4中任一项所述的电池单元，其特征在于，所述第一可控开关为主动熔丝。6.一种电池储能系统，其特征在于，包括：电池管理系统BMS和多个相串联的电池单元；所述电池储能系统的输出线路上串联有第二可控开关；所述电池单元为权利要求1
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5中任一项所述的电池单元，此外，所述自供电驱动电路还具有使能端，所述自供电驱动电路用于在获得自供电且其使能端接收到使能信号时才驱动所述第一可控开关断开；所述BMS用于监测各个电池单元的电芯参数，在监测到至少一个电池单元的电芯参数超出预设范围时，先控制所述第二可控开关断开，再向各个电池单元或电芯参数超出预设范围的电池单元内的自供电驱动电路发送使能...

【专利技术属性】
技术研发人员：周俭节，范冬冬，
申请(专利权)人：阳光电源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：